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Universidade Federal de Itajubá – UNIFEI
Instituto de Recursos Naturais
MECÂNICA DOS SOLOS I
Ensaio de Compactação
Eduardo Oliveira Batista 19031 EHD
Gabriel Lopes de Faria 17138 EHD
Gustavo Novack Amaral Thiers Vieira 18668 EHD
Luiz Felipe Carvalho dos Santos 19032 EHD
Disciplina: GEO 003– Mecânica dos Solos
Curso: Engenharia Hídrica
Prof.: Dra:.Adinele Gomes Guimarães
1 - Introdução Compactação é a densificação (redução de vazios) do solo por meios de equipamentos mecânicos, geralmente rolos, soquetes, “sapos”, etc. Os solos, para que possam ser utilizados nos aterros das obras de terraplenagem, devem preencher certos requisitos, ou seja, certas propriedades que melhoram o seu comportamento, sob o aspecto técnico, transformando-os em verdadeiro material de construção. Esse objetivo é atingido de maneira rápida e econômica através das operações de compactação. Essas propriedades visam principalmente: − Aumento da resistência da ruptura dos solos, sob ação de cargas externas; − Redução de possíveis variações volumétricas, quer pela ação de cargas, quer pela ação da água que, eventualmente, per cola pela sua massa; − Impermeabilização dos solos, pela redução do coeficiente de permeabilidade, resultante do menor índice de vazios.
1.1 - Curva de compactação
Ao realizar-se a compactação de um solo, em laboratório, sob diferentes condições de umidade e para uma determinada energia de compactação, obtém-se uma curva de variação dos pesos específicos aparentes secos (γd) em função do teor de umidade (w). Esta curva é chamada de curva de compactação. Figura 1: Exemplificação de uma curva de compactação
O solo a ser ensaiado, após preparado, deverá apresentar um teor de umidade pelo menos 5% inferior ao ótimo previsto, para compactação do 1º ponto do ensaio. Após a compactação, deve-se anotar a massa do corpo de prova para determinação da massa específica e retirar três porções do solo, colocá-las em cápsulas e levá-las à estufa para determinação do teor de umidade. Em seguida, adiciona-se uma quantidade de água ao solo, suficiente para elevar, em relação ao ponto anterior, o seu teor de umidade, em torno de 2%. Toda a técnica descrita neste parágrafo e no anterior deve ser repetida. O mais correto seria tomar de quatro a cinco pontos de forma que se possam ter dois pontos abaixo e dois acima do teor de umidade ótimo. De posse dos pares de valores, massa específica do solo e teor de umidade, pode-se calcular o peso especifico aparente seco mediante a relação descrita pela equação a seguir: γd= γ. (1+w) Após traçar as curvas de compactação traçam-se as curvas de saturação sobre o gráfico, normalmente faz-se as curvas de 100%, 90% e 80%. 4 – Resultados e discussão Para este experimento foram obtidos os seguintes dados: Tabela 1: Dados fornecidos do solo para a realização do experimento
4.1- Cálculos dos pesos específicos e teor de umidade
Com os dados pode-se calcular a umidade média e o peso especifico seco para cada amostra de solos. As formulas a serem utilizadas são as seguintes: γ= M x 10 W = Mu - Ms γd= γ. Vcil Ms - tara (1 +w) Para exemplificar os calculos realizaremos somente para a primeira amostra os 3 parametros e para as amostras seguintes segue de forma análoga: Para o peso especifico tem-se: γ= (3602-2120) x 10 = 15,56KN/m³ 940 Para a umidade desta amostra tem-se os seguintes cálculos: W 1 = 64,48 - 60,17 = 24,97% 60,17 – 26, W 2 = 73,53 - 64,47 = 24,9% 64,47 – 28, W 3 = 52,22 - 44,76 = 25,15% 44,76 - 15,
Temos que Wmédia= W 1 + W 2 + W 3 , então Wmédia= 25,01 %
Finalmente, para o peso especifico seco máximo tem-se: γd= 15,76 = 12,61KN/m³. (1 + 0,2501)
Após todos os calculos realizados pode-se plotar a curva de compactação para o presente solo, e esta está representada na figura abaixo: Figura 1: Curva de compactação para a amostra de solo obtida Unindo-se os pontos pode-se observar que a umidade ótima está em torno de 29,6% com respectiva massa especifica seca aparente aproximadamente em 14,4 KN/m³, vale lembrar que a curva nos fornece uma aproximação, então há um erro pequeno associado a estes valores encontrados. Então tem-se que para a compactação ideal deste solo tende ser 29,6%, pois com essa porcentagem de água o solo será mais maleável, mas se ultrapassar este limite o solo se tornará “borrachudo” e será ruim para se compactar, pois ele se compacta de um lado e estufa do outro, pois a água passa a preencher os vazios do solo. De acordo com dados da literatura provavelmente este solo classificasse como uma areia ou um silte argiloso, pois necessita de uma umidade apresenta uma massa especifica aparente pequena em comparação com a argila pura ou silte puro. Isto deve-se ao fato que partículas menores tem um arranjo melhor entre si e apresentam um volume de vazios muito pequeno, já solos com grãos maiores apresentam um arranjo mais desordenado e necessitam de uma quantidade de água um pouco maior se agruparem em uma formação mais compacta. 1900ral 1900ral 1900ral 1900ral 1900ral 1900ral 1900ral 1900ral 1900ral 1900ral 1900ral 1900ral 20% 25% 30% 35% 40% Peso esp. seco(KN/m³) W(%) Curva de Compactação Sr=100% Curva de compactação Sr=90%
5 – Conclusão A experiência mostra que nos solos mais grosseiros o teor ótimo de umidade é em regra mais reduzido, atingindo valores mais elevados do peso especifico seco máximo. Já nos solos com maior predomínio de argila o teor de umidade ótimo é mais elevado, conduzindo a valores mais reduzidos do peso especifico seco máximo. Tem-se que a curva de compactação é muito útil para o ensaio de compactação, pois esta nos fornece valores confiáveis de umidade ideal para cada tipo de solo, independentemente se o material estudado é fino ou granular. Já para o experimento realizado conclui-se que se obteve sucesso, pois a curva de compactação possui os pontos de menor e maior umidade, e estes giram em torno da umidade ideal, desta forma foi possível obter qual o teor de umidade este solo terá sua melhor compactação. 6 – Referencias Bibliográficas < www.ceset.unicamp.br/~mantelli/ST636A/Relatórios%20CBR.pdf> acessado em 05/11/ acessado em 03/11/
acessado em 02/11/ _ acessado em 05/11/_
